72. Принципы, составные части и схемы процесса проектирования.
Основные принципы построения САПР:
Включения. Предполагает, что требования к созданию, функционированию и развитию САПР определяются со стороны более сложной системы, включающей в себя САПР системы, отросли и проектные организации.
Системного единства. Состоит в том, что на всех стадиях создания, функционирования и развития САПР целостность системы обеспечивается за счет связи между ее подсистемами и функционирования подсистемы управления САПР.
Развития. Требует, чтобы САПР разрабатывался и функционировал как развивающаяся система, для этого в САПР должно быть наращивание и совершенствование компонентов и связей между ними, как в любой системе с переменной структурой.
Комплексность. Требует, чтобы в САПР обеспечивалась связанность проектирования отдельных элементов и всего объекта в целом на всех стадиях проектирования, для этого в подсистемах должны быть предусмотрены компоненты САПР, осуществляющие комплексное согласование и контроль характеристик элементов и объекта в целом.
Информационного единства. В подсистемах, средствах обеспечения и компонентах САПР должны использоваться единые термины, символы, условные обозначения, проблемно ориентированные языки программирования и способы представления информации.
Совместимость. Языки, символы, коды, информационные и технические характеристики структурных связей между подсистемами и компонентами САПР должны быть согласованы так, чтобы обеспечить совместное функционирование всех подсистем и сохранить открытую структуру САПР в целом.
Инвариантность. Подсистемы и компоненты САПР должны быть логически не противоречивыми, т.е. инвариантными к проектируемым объектам и отраслевой специфике.
Состав САПР
Структурными составными составляющими САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Это выделенные по некоторым признакам части САПР, обеспечивающие выполнение некоторых законченных проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов.
По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.
К проектирующим относятся подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, например:
подсистема компоновки машины;
подсистема проектирования сборочных единиц;
подсистема проектирования деталей;
подсистема проектирования схемы управления;
подсистема технологического проектирования.
К обслуживающим относятся подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например:
подсистема графического отображения объектов проектирования;
подсистема документирования;
подсистема информационного поиска и др.
В зависимости от отношения к объекту проектирования различают два вида проектирующих подсистем:
объектно-ориентированные (объектные);
объектно-независимые (инвариантные).
К объектным подсистемам относят подсистемы, выполняющие одну или несколько проектных процедур или операций, непосредственно зависимых от конкретного объекта проектирования, например:
подсистема проектирования технологических систем;
подсистема моделирования динамики, проектируемой конструкции и др.
К инвариантным подсистемам относят подсистемы, выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, например:
подсистема расчетов деталей машин;
подсистема расчетов режимов резания;
подсистема расчета технико-экономических показателей и др.
Процесс проектирования реализуется в подсистемах в виде определенной последовательности проектных процедур и операций. Проектная процедура соответствует части проектной подсистемы, в результате выполнения которой принимается некоторое проектное решение. Она состоит из элементарных проектных операции, имеет твердо установленный порядок их выполнения и направлена на достижение локальной цели в процессе проектирования. Под проектной операцией понимают условно Выделенную часть проектной процедуры или элементарное действие, совершаемое конструктором в процессе проектирования. Примерами проектных процедур могут служить процедуры разработки кинематической или компоновочной схемы станка, технологии обработки изделий и т. п., а примерами проектных операций — расчет припусков, решение какого-либо уравнения и т. п.
Структурное единство подсистем САПР обеспечивается строгой регламентацией связей между различными видами обеспечения, объединенных общей для данной подсистемы целевой функцией. Различают следующие виды обеспечения:
методическое обеспечение — документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования;
лингвистическое обеспечение — языки проектирования, терминология;
математическое обеспечение — методы, математические модели, алгоритмы;
программное обеспечение — документы с текстами программ, программы на машинных носителях и эксплуатационные документы;
техническое обеспечение — устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства и их сочетания;
информационное обеспечение — документы, содержащие описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные;
организационное обеспечение — положения и инструкции, приказы, штатное расписание и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений и их взаимодействие с комплексом средств автоматизации проектирования.
Схемы САПР
В общем, виде процесс проектирования в САПР можно упрощенно представить схемой, показанной на рис. 1. Эта схема отображает элементарную ячейку проектно-конструкторского процесса, из цепочки, которых состоит реальный автоматизированный процесс. Все системы проектирования, создаваемые с помощью современных средств вычислительной техники, являются автоматизированными. Важнейшую роль в этих системах играет человек-инженер, разрабатывающий проект новых технических средств. Человек в САПР решает все неформализованные проектные задачи и задачи планирования работ. Современная САПР является инструментом высококвалифицированного инженера-проектировщика, поэтому тесное взаимодействие человека и ЭВМ в процессе проектирования — один из важнейших принципов построения и эксплуатации САПР.
Основным блоком в схеме процесса автоматизированного проектирования (рис. 1) является блок проектных решений. В зависимости от полноты формализации наших знаний в конкретной предметной области проектное решение может быть выполнено автоматически или в интерактивном режиме. На основе входных данных и ограничений (независимые параметры проектирования) блок изменяет варьируемые параметры (факторы решения) до получения приемлемых проектных решений (зависимых переменных).
Результаты проектирования должны быть представлены в виде, удобном для восприятия человеком, и содержать информацию, на основе которой инженер мог бы вынести суждение о результатах проектирования.
